Vissza a főoldalra Vissza a Tudományos érdekességek oldalra
A π
meghatározása (2015.06.07.) |
Bevezetés
Számítási rekordok
További fejezetek
Elég közismert, hogy a π (pí) egy olyan szám (3,14...), amelynek segítségével a kör kerületét és területét számíthatjuk ki. A π a kör kerületének és átmérőjének hányadosa (K/d). Tehát az egységnyi átmérőjű kör kerülete
pontosan π. Nem árt megemlíteni, hogy az egységnyi sugarú kör területe is pontosan π.
Bizonyára nagyon meglepődött az első ember, aki méregetés közben észrevette, hogy bármekkora kört is mérjünk le, a kerület mindig kb. háromszorosa az átmérőnek. (Ennél meglepőbb már csak az lehetne, ha ez az arány pontosan 3 volna.) A π egy természeti állandó, amely a bennünket körülvevő világ egyik fontos jellemzője. Feltenni a kérdést, hogy miért annyi a π amennyi, fel lehet ugyan, de a válaszra valószínűleg hiába várnánk.
De mennyi is a π? A fennmaradt bizonyítékok szerint négyezer évvel ezelőtt az egyiptomiak a π = 4(8/9)2 = 3,1605, ugyanekkor a babiloniak a π = 3+1/8 = 3,125 értéket használták. Arkhimédész (i.e.287? – 212) kifejlesztett egy módszert a π tetszőleges pontosságú kiszámítására, amely esetében a pontosság a befektetett számítási munkával arányos. (Talán ennek köszönhető, hogy a π betű - a görög
kerület szó első betűje - lett ennek a nevezetes számnak a jele.) Az arab kultúra egyik híres matematikusa, Al-Kashi 1430 körül már megadta a π-t 17 jegy pontossággal. Arkhimédész módszerével 1596-ban Ludolph van Ceulen kiszámította a π értékét 20 számjegynyi, majd később 36 számjegynyi pontossággal. Ezért régebben a π-t elterjedten Ludolph-féle számnak nevezték.
Kiszámítható-e a π teljes pontossággal? 1882-ben Lindemann kimutatta, hogy a π transzcendens (megismerhetetlen) szám, végtelen tizedes tört és semmilyen matematikai módszerrel nem állítható elő. A Sharp EL-531H típusú tudományos zsebszámológép például a π = 3,141 592 653 6 értékkel, a Windows 98 ME
számológépe a π = 3,141 592 653 589 793 238 462 643 383 279 502 884 197 169 399 3 értékkel számol. Az utóbbi már bőven elegendőnek látszik bármilyen számításhoz.
Miért is kellene ennél pontosabban kiszámítani a π-t? Talán szakmai önérzetből? Kíhívást jelenthet a legpontosabb π meghatározás érdeme, vagy egy még pontosabb számításra képes számítógép program megírása? Vagy van egyéb ok is? A következő fejezetek választ adnak ezekre a kérdésekre is.
A következő táblázatok a leghíresebb számítási eredményeket mutatják be.
Számológép nélkül | |||
---|---|---|---|
Tudós | Dátum | Pontosság [tizedesjegy] |
Érték |
Rhind-tekercs | i.e.2000 | 1 | 4(8/9)2 = 3,1605 |
Arkhimédész | i.e.250 | 3 | 3,1418 |
Vitruvius | i.e.20 | 1 | 3,125 = 25/8 |
Chang Hong | 130 | 1 | 3,1623 = 101/2 |
Ptolemaiosz | 150 | 3 | 3,14166 |
Wang Fan | 250 | 1 | 3,155555 = 142/45 |
Liu Hui | 263 | 5 | 3,14159 |
Zu Chongzhi | 480 | 6 | 3,14159292 = 355/113 |
Aryabhata | 499 | 4 | 3,1416 = 62832/20000 |
Brahmagupta | 640 | 1 | 3,1622 = 101/2 |
Al-Khwarizmi | 800 | 4 | 3,1416 |
Fibonacci | 1220 | 3 | 3,141818 |
Madhava | 1400 | 10 | 3,14159265359 |
Al-Kashi | 1430 | 14 | 3,14159265358979 |
Otho | 1573 | 6 | 3,1415929 |
Viete | 1593 | 9 | 3,1415926536 |
Romanus | 1593 | 15 | 3,141592653589793 |
Van Ceulen | 1596 | 20 | - |
Van Ceulen | 1596 | 35 | - |
Newton | 1665 | 16 | 3,1415926535897932 |
Sharp | 1699 | 71 | - |
Seki Kowa | 1700 | 10 | - |
Kamata | 1703 | 25 | - |
Machin | 1706 | 100 | - |
De Lagny | 1719 | 127 | csak 112 helyes |
Takebe | 1723 | 41 | - |
Matsunaga | 1739 | 50 | - |
von Vega | 1794 | 140 | csak 136 helyes |
Rutherford | 1824 | 208 | csak 152 helyes |
Strassnitzky, Dase | 1844 | 200 | - |
Clausen | 1847 | 248 | - |
Lehmann | 1853 | 261 | - |
Rutherford | 1853 | 440 | - |
Shanks | 1847 | 707 | csak 527 helyes |
Ferguson | 1946 | 620 | - |
Számoló- és számítógéppel | |||
---|---|---|---|
Tudós | Dátum | Pontosság [tizedesjegy] |
Számítógép |
Ferguson | 1947 | 710 | asztali számológép |
Ferguson, Wrench | 1947 | 808 | asztali számológép |
Smith, Wrench | 1949 | 1 120 | asztali számológép |
Reitwiesner | 1949 | 2 037 | ENIAC |
Nicholson, Jeenel | 1954 | 3 092 | NORAC |
Felton | 1957 | 7 480 | PEGASUS |
Genuys | 1958 | 10 000 | IBM 704 |
Felton | 1958 | 10 021 | PEGASUS |
Guilloud | 1959 | 16 167 | IBM 704 |
Shanks, Wrench | 1961 | 100 265 | IBM 7090 |
Guilloud, Filliatre | 1966 | 250 000 | IBM 7030 |
Guilloud, Dichampt | 1967 | 500 000 | CDC 6600 |
Guilloud, Bouyer | 1973 | 1 001 250 | CDC 7600 |
Miyoshi, Kanada | 1981 | 2 000 036 | FACOM M-200 |
Guilloud | 1982 | 2 000 050 | - |
Tamura | 1982 | 2 097 144 | MELCOM 900II |
Tamura, Kanada | 1982 | 4 194 288 | HITACHI M-280H |
Tamura, Kanada | 1982 | 8 388 576 | HITACHI M-280H |
Kanada, Yoshino, Tamura | 1982 | 16 777 206 | HITACHI M-280H |
Ushiro, Kanada | 1983 | 10 113 395 | HITACHI S-810/20 |
Gosper | 1985 | 17 526 200 | SYMBOLICS 3670 |
Bailey | 1986 | 29 360 111 | CRAY-2 |
Kanada, Tamura | 1986 | 33 554 414 | HITACHI S-810/20 |
Kanada, Tamura | 1986 | 67 108 839 | HITACHI S-810/20 |
Kanada, Tamura, Kubo | 1987 | 134 217 700 | NEC SX-2 |
Kanada, Tamura | 1988 | 201 326 551 | HITACHI S-820/80 |
Chudnovsky testvérek | 1989 | 480 000 000 | CRAY-2, IBM 3090-VF |
Chudnovsky testvérek | 1989 | 525 229 270 | CRAY-2, IBM 3090-VF |
Kanada, Tamura | 1989 | 536 870 898 | - |
Chudnovsky testvérek | 1989 | 1 011 196 691 | CRAY-2, IBM 3090-VF |
Kanada, Tamura | 1989 | 1 073 741 799 | - |
Chudnovsky testvérek | 1989 | 1 130 160 664 | CRAY-2, IBM 3090-VF |
Chudnovsky testvérek | 1991 | 2 260 321 336 | m-zero |
Chudnovsky testvérek | 1994 | 4 044 000 000 | - |
Kanada, Tamura | 1995 | 3 221 225 466 | - |
Kanada | 1995 | 4 294 967 286 | - |
Kanada | 1995 | 6 442 450 938 | - |
Kanada, Takahashi | 1997 | 51 539 600 000 | HITACHI SR2201 |
Kanada, Takahashi, Ushiro | 1999 | 206 158 430 000 | HITACHI SR8000 |
Kanada és társai | 2002 | 1 241 177 300 000 | HITACHI SR8000 |
Takahashi és társai | 2009 | 2 576 980 377 524 | T2K |
Bellard | 2009 | 2 699 999 990 000 | Intel Core i7 személyi számítógép |
Kondo | 2010 | 5 000 000 000 000 | Dual Intel Xeon személyi számítógép |
Kondo | 2011 | 10 000 000 000 050 | Dual Intel Xeon X5680 személyi számítógép |
Kondo | 2013 | 12 100 000 000 050 | Dual Intel Xeon E5-2690 személyi számítógép |
"houkouonchi" (publikációs álnév) | 2014 | 13 300 000 000 000 | Dual Intel Xeon E5-4650L személyi számítógép |
1996-ban Bailey, Borwein és Plouffe egy olyan számítási algoritmust mutatott be, amelynek segítségével kiszámítható a π tetszőleges számjegye (16-os számrendszerben) az előző számjegyek ismerete nélkül. 1997-re Plouffe megoldotta ugyanezt tizes számrendszerben is.
A π eddig kiszámított egymás után következő számjegyei között előfordul néhány érdekes részlet: többször is a 01234567890 és a 09876543210; egyszer a 314159265358; egyszer a 271828182845, ami az e természeti állandó; egyszer az 111111111111; egyszer a 666666666666; egyszer a 777777777777; egyszer a 888888888888; egyszer a 999999999999.
Carl Sagan Kapcsolat című regényének végén olvashatunk egy kitalált példát a π értékének nagyon-nagyon pontos kiszámítására. Itt az okos rádiócsillagász lány keresi létezésünk, sőt világunk létezésének okait. A π kutatásával próbálkozik és igen meglepő eredményre jut, ami a regényből készült látványos filmből sajnos kimaradt.
További fejezetek
A π kiszámítása
Arkhimédész módszere (2002.02.20.) |
Téglányösszegek módszere (2002.02.20.) |
A Leibniz-sorozat (2007.05.14.) |
A π kiszámításának története
R. Preston: A π hegyláncai (A Chudnovsky-testvérek története 1992-ig) (2007.03.10.) |
π linkek
Yasumasa Kanada japán kutató honlapja |
Fabrice Bellard honlapja |
Tudomány és Technika (test@t-es-t.hu)